1700V 增强型 MIS-HEMT 采用全沟槽栅极 基于 6 英寸硅基氮化镓晶圆

《IEEE Transactions on Electron Devices》：1700-V Enhancement-Mode MIS-HEMTs With Fully Recessed-Gate on 6-in GaN-on-Si Wafer

　　**摘要：**增强型（E-mode）器件因其固有的失效安全特性而在电力电子领域受到青睐。在制备增强型氮化镓（GaN）基高电子迁移率晶体管（HEMTs）的主流方案中，共源共栅（cascode）结构受限于硅基器件，而p-GaN栅结构则面临栅极击穿电压（BV）低和阈值电压（V_th）受限的问题。为实现具有高BV和在高电场应力下具有稳健可靠性的增强型GaN基HEMTs，我们在6英寸GaN/Si晶圆上制备了集成阶梯型全槽栅结构和多层SiN介质的器件，该器件表现出2.6 V的高阈值电压和1763 V的大关断态击穿电压。同时，在E_C?E_T = 0.455 eV处获得了低至5.5×10^11 cm^(?2)·eV^(?1)的栅界面态密度，从而显著提升了器件可靠性。在6 V正栅压应力下施加3小时后，阈值电压漂移仅为0.2 V；即使在高达900 V的极高漏极偏压应力下，所制备增强型HEMTs的动态导通电阻也仅为静态值的1.3倍。这些结果充分验证了所提出方案在开发面向各种工程应用的高压增强型GaN基功率器件方面的巨大潜力。